Lityum Sülfür Bataryalar:
Geleceğin Pil Teknolojisi

Malzeme seçimi bataryaların enerji yoğunluğunu, ömrünü ve güvenliğini büyük ölçüde etkiliyor. Lityum sülfür bataryalar teorik olarak yüksek kapasiteye sahip olmaları ve hafiflikleriyle öne çıkıyor. Gelin diğer detayları haberimizin devamında inceleyelim.

A- A+

21.03.2021 tarihli yazı 8849 kez okunmuştur.

Elektrikli arabaların üretilmeye başlaması ve gündelik hayatta kullanılan elektronik cihazların artması, uzun süre dayanabilen batarya ihtiyacını doğurdu. Dolayısıyla araştırmacılar, varolan bataryaları geliştirirken sodyum ve sülfür gibi farklı elementleri kullanarak da yeni batarya çeşitleri üretmeye başladı.

Şekil 1: Pil çeşitleri

► İlginizi çekebilir: Batarya ve Piller

Lityum sülfür bataryalar diğer alternatiflerine göre daha fazla yük taşınmasına olanak sağlıyor. Bu özelliği sayesinde batarya boyutu, aynı miktarda yük depolayabilen bataryalardan daha küçük oluyor. Yahut aynı boyuttaki bataryalara göre daha uzun süre cihazlara enerji verebiliyor. Lityum sülfür bataryalar diğer bataryalara göre teorik olarak oldukça iyi özellikler vadetmelerine rağmen piyasaya sürülmelerini engelleyen bir problem var: Yaklaşık 40 şarjd-deşarj döngüsünden sonra katot parçalanmaya başladığı için batarya ömrünün tamamlaması ve tekrar şarj edilemez hale gelmesi.

Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) Üniversitesi'nden araştırmacılar batarya içinde gerçekleşen kimyasal reaksiyonlar sonucunda katotta aktif madde kaybı ve anotta da aşınma olduğunu fark ettiler. Bunun sebebini ise bazı reaksiyonlar sonucunda batarya içinde normalde olmaması gereken katı lityum sülfür ve sıvı lityum polisülfür maddelerinin birikmesi olarak açıkladılar.

Şekil 2: Bir bataryanın anot ve katot terminalleri

► İlginizi çekebilir: İlginç 5 Kimyasal Reaksiyon

Araştırmacılar, bozunmayı önlemek için yeni bir elektrokatalizör arayışı içindeyken daha önce kobalt oksalat ile yaptıkları çalışmalardan ilham aldılar ve kobalt oksalatı kullanarak yeniden deneylere başladılar. Hipotezlerini test etmek için bataryanın katoduna kobalt oksalat katmanı eklediler. Kobalt oksalatın sülfürü absorbe etmesiyle katı lityum sülfür ve sıvı lityum polisülfat birikiminin baskılandığını kanıtladılar. Sonuç olarak batarya ömrü uzadı ve performansı arttı.

Şekil 3: Elektrikli araçlar için bataryaların sağladığı enerji miktarları

En büyük rakibi olan lityum iyon piller kilogram başına 150-200 Watt-saat enerji depolarken lityum sülfür piller bu miktarı dörde katlayabilecek kapasitede. Bu, aynı zamanda eş boyuta sahip lityum iyon pilden dört-beş kat daha uzun süre şarjsız dayanabileceği anlamına geliyor. Üstelik lityum sülfür bataryaların ısınma ve çevreye zarar verme ihtimalleri diğer bataryalara göre çok düşük.

Geliştirildiği taktirde lityum sülfür bataryaların, hafiflikleriyle hava araçlarında ve elektrikli arabalarda kullanılacağı tahmin ediliyor. Yapısında sülfür kullanılması bu bataryaların rakiplerinden ucuz olacağı anlamına da geliyor çünkü sülfür doğada en çok bulunan onuncu element. Lityum sülfür bataryanın hedeflenen performansa ulaşmasıyla piyasada yer alacağı zamanlar artık daha da yakın.

Kaynak:

► electrek.co
► spectrum.ieee.org
► eepower.com